《磁场对运动电荷的作用力》教学设计
教学目标
知识与技能
知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向
知道洛伦兹力大小的推理过程
掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算
了解v和B垂直时洛伦兹力大小及方向的判断，理解洛伦兹力对电荷不做功
了解电视机显像管的工作原理
过程与方法
通过观察形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系（微观与宏观），洛伦兹力的方向也可以用右手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsin。最后了解洛伦兹力的最后一个应用——电视显像管中的磁偏转。
情感态度与价值观
引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理——假设——实验验证”。
教学重点
洛伦兹力公式的推导和方向的判定
教学难点
洛伦兹力的计算及方向的判定
教学方法
假设-验证法 探究法 学生演示法
教学课时
一课时
教学过程
导入：通过三个问题设置疑问，（1）极光的形成，为什么只出现在地球的南北两极？（2）磁铁靠近电视机图像为什么会发生扭曲变形（3）阴极射线管中的射线在磁场作用下为什么会发生偏转？
一、这节课，主要来解决三个方面的知识点。（课件展示）
（1）知道什么是洛伦兹力。
（2）洛伦兹力方向判断
（3）知道洛伦兹力大小的推理过程，掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算
请同学们从互联网上，搜一下极光的图片，来看一下极光的特点。
教师提示：找出你认为最能展现极光特点的图片，然后放大，相邻几位同学可互相欣赏。
（从互联网上搜索图片，信息量非常大，因学生个人喜好的不同，所喜欢的图片也不一致，所以要求学生互相欣赏，加大认知。）
教师将学生搜到的比较有代表性的图片，利用极域电子教室软件演示给学生看。让学生欣赏学生自己的寻找的成果。
展示教学目标
1.知道什么是洛伦兹力
通过复习安培力引入新课：
(1)提问：安培力，公式 ，方向
（2）思考：电流是如何形成的？
通过电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此想到——磁场可能对运动电荷有力的作用。（推理）
提出假设：磁场对运动电荷有力的作用。
（3）实验验证：用阴极射线管来研究磁场对运动电荷的作用。
①阴极射线管的视频
②动画放映三种情况下阴极射线管中电子束的运动径迹
③实验结果：学生总结，欠佳的答案，让别的学生修改，最后教师做补充与 总结。
实验结论：磁场对运动电荷有力的作用——洛伦兹力
教师总结：这就是研究物理经常用到的最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”。
通过多媒体将洛伦兹力的知识展示给学生。
网络搜索洛伦兹的生平简介以及成就，通过极域软件将学生搜索的结果展示在大屏幕上，共同学习。
（二）展示教学目标2.洛伦兹力的方向的判断（此为教学重点也是教学难点。）
（1）提问：安培力的方向（学生回答）
（2）安培力和洛伦兹力的关系（学生回答）
（3）让学生自己根据安培力和洛伦兹力的关系总结左手定则判断洛伦兹力。
注意提醒：四指指向正电荷运动的方向，负电荷运动的反方向。
多媒体展示：例1 、例2 （学生思考回答）
（三）展示教学目标3洛伦兹力大小的推导
提问：安培力的公式？需要注意B与I不垂直时；洛伦兹怎样计算呢？
[活动] 让学生讨论，然后由学生来展示答案。
（因为问题有一定难度，所以教师要做一定的提示，更要给学生充足的时间来讨论。）
在此问题上，若学生回答出了一个，就要给予表扬，切忌让一个学生回答的过多，这样不利于教师把握学情。）
学生回答完后，教师做总结，然后利用极域电子教室软件将推导过程演示在学生微机上，让学生思考。注意提醒B与V不垂直时。
多媒体展示：例3（学生回答）
延伸思考：此题有点难度，叫学生讨论，然后叫学生回答，解释不到位的地方教师修改补充。
（四）洛伦兹力的应用：电视显像管的构造和工作原理
（1）[活动]让学生从互联网上搜索“电视显像管的基本构造和工作原理”，来了解洛伦兹力在生活中的应用
提问：显像管的基本构造？各个元件的作用？工作原理？
教师将某学生搜到的比较好的资源，演示给全班学生看，让学生自己阅读，初步了解显像管。
（2）教师将课件上搜到的显像管的知识演示给学生。
基本构造：①显像管的主要元件 ②电子枪 ③灯丝 ④阴极⑤偏转电极 ⑥荧光屏
工作原理：通过思考与讨论理解显像管的工作原理
二、课堂练习
留给学生时间做课堂练习，然后学生回答，学生纠错。
三、课堂小结
让学生对本节课做出小结，教师通过屏幕展示：
定义：磁场对运动电荷的作用力，叫做洛伦兹力。
2、方向：由左手定则判断
（1）洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。
（2）洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小。
（3）洛伦兹力永远不做功。
洛伦兹力的大小：（1）当v平行于B时：F=0
（2）当v垂直于B时：F=qvB
4.电视机显像管的工作原理：
这节课通过观察形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系（微观与宏观），洛伦兹力的方向也可以用右手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvB。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。
四、课后作业
五、教学反思
1、教学目标各项基本完成
2、分析推理—猜想—实验验证—得出结论是科学研究最基本的思维方法，要给学生更多的思维空间，探究层次还可深入些。
3、课堂处理过程要注意关键位置的引导，还应更关注学生的个体差异。
4、本节课中我讲的过多，在今后教学中应多设置探究题目，让学生探究得出结论，培养学生自主学习的能力，提高教学效率。
由于网络一对一教学，学生搜出的资源具有多样性，所以这些在课前是教师无法预设的，这就要求教师具有相当灵活的反应，在这一点上，我处理的略显仓促。
在利用极光引入的教学环节，应该让学生自己从网络上搜索图片，展示，这样更有利于激发学生兴趣，这点是我的遗漏。希望网络教学前沿对这堂课提出指出不足和建议。
《磁场对运动电荷的作用力》当堂检测
1.电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则( )
A.磁场对电子的作用力始终不变.
B.磁场对电子的作用力始终不做功
C.电子的动量始终不变.
D.电子的动能始终不变
2.下列说法正确的是：（ ）
A、运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力的作用
B、运动电荷在某处不受洛仑兹力，则该处的磁感应强度一定为零
C、电荷受到洛仑兹力，该电荷一定是运动的
D、电荷受到洛仑兹力，该电荷相对磁场一定是运动的
3.关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A.F、B、v三者必定均保持垂直
B.F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C.B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v
D.v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
4.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将 （ ）
A、竖直向下沿直线射向地球
B、相对于预定地面向东偏转
C、相对于预定点稍向西偏转
D、相对于预定地点稍向北偏转
课件29张PPT。 高中物理
§3.5 磁场对运动电荷的作用力极光 一、教学目标一、知识与技能
1.知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向
2.知道洛伦兹力大小的推理过程
3.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算
4.了解v和B垂直时洛伦兹力大小及方向的判断，理解洛伦兹力对电荷不做功
5.了解电视机显像管的工作原理
二、过程与方法
通过观察形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系（微观与宏观），洛伦兹力的方向也可以用右手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvB。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。
三、情感态度与价值观
引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理——假设——实验验证”。二、复习引入新课1、安培力：
2、公式：
3、方向：左手定则磁场对电流（通电导线）的作用力电流是如何形成的？思考电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此想到——磁场可能对运动电荷有力的作用。真空电子射线管实验：用阴极射线管（CRT）研究磁场对运动电荷的作用。１２实验结果：(1).在没有外磁场时,电子沿直线前进，
表明运动的电荷没有受到力的作用.(2).当有外磁场时,电子束运动的轨迹发生弯曲,表明运动电荷受到磁场的作用力.(3).当磁场方向发生变化时，电子束的偏转方向发生改变。实验结论：磁场对运动电荷有力的作用——洛伦兹力（一）洛伦兹力1.定义：磁场对运动电荷的作用力。
2.验证：三、新课讲授通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。安培力洛伦兹力3.与安培力的关系：4.洛伦兹：
荷兰物理学家，首先提出运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点。请同学们利用网络搜索一下洛伦兹的生平简介洛伦兹生平简介：1853年7月18日生于荷兰的阿纳姆，少年时就对物理学感兴趣，同时还广泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外语。
1870年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、物理和天文,主要方向是数学和物理学。
1873年，洛伦兹以优异的成绩通过了博士考试。
1875年获博士学位。
1877年，莱顿大学聘请他为理论物理学教授，这个职位最早是为J。D。范瓦耳斯设的，其学术地位很高，而这时洛伦兹年仅23岁。在莱顿大学任教35年，他对物理学的贡献都是在这期间作出的。
1895年他提出了著名的洛伦兹力公式。
1896年，洛伦兹用电子论成功地解释了由莱顿大学的塞曼新近发现的原子光谱磁致分裂现象。洛伦兹断定该现象是由原子中负电子的振动引起的。他从理论上导出的负电子的荷质比，与汤姆逊翌年从阴极射线实验得到的结果相一致。由于塞曼效应的发现和解释，洛伦兹和塞曼分享了1902年度的诺贝尔奖。1.洛伦兹力的方向由左手定则来判定：
（二）洛伦兹力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。2.注意：
（1）洛伦兹力的方向垂直于v和B二者所决定的平面。F垂直于v和B，但是v和B不一定垂直。
（2）四指的指向：正电荷运动的方向，负电荷运动的反方向。3.特点：洛伦兹力总是跟运动的电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力只能改变运动电荷的速度方向，而不改变速度的大小。
洛伦兹力对带电粒子始终不做功！例1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向× × ×
× × ×
× × × ++++× × ×
× × ×
× × × +VfVV垂直纸面向外垂直纸面向里VVffVf+Vf=0f=0V例2、如图：磁场方向，正电荷的运动方向，电荷所受洛伦兹力的方向两两垂直，则正确的是（ ）+fVB+VBf+BfV+BfVDABCD1.公式推导：
（三）洛伦兹力的大小F = qvB通电导体的长度：L 每个电荷的带电量：q
横截面积：S 单位体积的电荷数：n
定向移动的速率：v2.定义：
当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力F等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积。
F = qvB3.提醒：
F = qvB只适用于v⊥B的情况
若v与B间的夹角为θ，则F =qvBsinθ
解：f = Bqv
= 0.2×1.6 ×10-19 ×3 ×106 N
=9.6 ×10-14N例3、电子的速率V=3×106m/s垂直射入B=0.2T的匀强磁场中，它所受的洛伦兹力为多大（e=1.6×10-19 C）延伸思考：一长直螺线管通有交流电，一电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是（ ）
A、匀加速运动 B、匀减速运动
C、匀速直线运动 D、在螺线管内来回往复运动
C（四）洛伦兹力的作用地球是一个大磁场，宇宙射线中含有大量高能粒子，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向吗？如果这些粒子都射到地球上，会对地球上的生物造成什么影响？地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强,南北两极最弱 （五）电视显像管的原理请同学们利用网络搜索一下电视机显像管的工作原理（五）电视显像管的原理显像管的基本构造显像管由电子枪、偏转电极、荧光屏、玻璃外壳组成；
电子枪由灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极、高压阳极组成；
灯丝的作用：加热阴极；
阴极的作用：发射电子；
偏转电极的作用：电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置。
荧光屏：被电子撞击时发光电子束受到洛伦兹力而偏转 如图所示
（1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？
（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
（3）要是电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？显像管的工作原理1.电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则( )
A.磁场对电子的作用力始终不变.
B.磁场对电子的作用力始终不做功
C.电子的动量始终不变.
D.电子的动能始终不变
2.下列说法正确的是：（ ）
A、运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力的作用
B、运动电荷在某处不受洛仑兹力，则该处的磁感应强度一定为零
C、电荷受到洛仑兹力，该电荷一定是运动的
D、电荷受到洛仑兹力，该电荷相对磁场一定是运动的
3.关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A.F、B、v三者必定均保持垂直
B.F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C.B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v
D.v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于BB、D四、课堂练习DB4、来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将 （ ）
A、竖直向下沿直线射向地球 B、相对于预定地面向东偏转
C、相对于预定点稍向西偏转 D、相对于预定地点稍向北偏转C五、课堂小结1、定义： 磁场对运动电荷的作用力，叫做洛伦兹力。2、方向： 由左手定则判断3、洛伦兹力的大小：（1）洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。（2）洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小。（3）洛伦兹力永远不做功。（1）当v平行于B时：（2）当v垂直于B时：F=qvBF=04.电视机显像管的工作原理：1、两个相同的单摆摆长L，摆球质量为m，带有电荷＋q，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中从相同高度摆下，当其向左、向右通过最低点时，动能是否相同，洛伦兹力是否相同，向心力是否相同，线上拉力大小是否相同？ 六、课后作业：
